ISOVER FireProtect Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner

Transkript

1 ISOVER FireProtect Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Blad 890 Dato: August Erstatter: Blad 890 s.1-12, August 2003

2 Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Hvad sker der ved en brand? En brand er ild, som man har mistet kontrollen over. Ved dimensionering af stålkonstruktioner må man tage hensyn til den reduktion af styrken, som stålet får på grund af temperaturpåvirkningen ved brand. Ild Ild er en forbrændingsproces, som frigiver varme og lys. For at nære ilden skal der være brændbart materiale, ilt og varme til stede. Mangler én af de tre betingelser, går ilden ud. temperaturen sit maksimum på omkring 0 C. Brandisolering af de bærende stålkonstruktioner sikrer, at bygningen ikke styrter sammen. Afsvalingsfasen eller rettere sagt glødefasen. De forkullede rester og gløder giver oftest en kraftig varmestråling fra sig. Selv i denne fase beskytter brandisoleringen stålkonstruktionerne mod skadelig temperaturstigning. Ubrændbare materialer Brandforløb Brandforløbet for brand i en bygning bestemmes først og fremmest af mængden af brændbart materiale. Ilttilførelsen har også stor betydning for brandforløbet. Brandforløbet for en normal brand kan beskrives som vist på figuren. Antændelsesfasen er den vigtigste fase set ud fra et sikkerhedssynspunkt. Det er i denne fase, man har mulighed for at udføre redningsindsatsen og slukke branden. Et materiales brændbarhed bestemmes efter en international brandprøvningsmetode (ISO 1182). ISOVER FireProtect indeholder så lidt brændbart bindemiddel, at det i praksis ikke bidrager til branden. Derfor er materialet klassificeret som ubrændbart. (A1) Stålets styrke Stålets styrke mindskes ved høje temperaturer. Den kritiske temperatur er den temperatur, hvor der opstår flydespænding i stålet. Stålets kritiske temperatur ahænger derfor af, i hvilken grad stålets styrke er udnyttet statisk. h= σ akt σ C Temperaturen stiger hurtigt, og brændbare materialer afgiver brændbare gasser og røg. Når de brændbare gasser når deres antændelsestemperatur, kan der ske overtænding. Flammefasen indtræder, når overtændingen sker. De personer, der befinder sig i rummet på det tidspunkt, har ringe chance for at komme levende ud, og redningsmandskabet har stort set ingen mulighed for at slukke ilden. I flammefasen når Stålets styrke som funktion af temperatuern. Side 2

3 Pantone black % Beskytter bærende stålkonstruktioner Stålkonstruktioners bæreevne reduceres kraftigt med den temperaturstigning, en brand forårsager. ISOVER FireProtect er et enkelt og pålideligt system til at begrænse temperaturstigningen i stålet. System ISOVER FireProtect TM System ISOVER FireProtect giver en effektiv beskyttelse af bærende stålkonstruktioner. Det indeholder få komponenter og monteres uden komplicerede og dyre hjælpemidler. Systemet anvendes både til søjler og bjælker af stål. Med systemet kan brandisolering i klasserne fra BS 30 til BS 240 udføres. Brandbeskyttelse i to timer (BS 120) er normalt det højeste krav myndighederne stiller i Danmark. System ISOVER FireProtect er MK-godkendt, godkendelsesnr. MK 6.10/1406 Pantone 116 C yellow % magenta 20% ISOVER FireProtect TM plader ISOVER FireProtect plader består af specialfremstillet stenuld. Produktvalget baseres på krav til brandisoleringen, isoleringstykkelsen og mekaniske egenskaber. Man kan vælge mellem plader med normalt vaffelmønster på overfladerne eller med en glasvliesbelægning på én side afhængig af evt. efterbehandling af overfladerne. Fastgørelse Først og fremmest anbefales montage med ISOVER FireScrew, men andre metoder er også mulige. En alternativ metode for ISOVER FireProtect er montage med strittere og låsebrikker. Stritterne kan svejses eller skydes fast i stålet. Side 3

4 Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Projektering og montage Brandisolering med ISOVER FireProtect TM er et hurtigt, enkelt og sikkert system med letbearbejdeligt materiale og enkle hjælpemidler til montage. Materiale og værktøj ISOVER FireProtect plader ISOVER FireScrew befæstigelsesskruer Isoleringskniv eller lignende Skruetrækker (gerne batteri-drevet) Gummihammer Evt. låsebrikker og stritter Montage, I-profiler Skær passtykker på mm bredde af ISOVER FireProtect plader og i længder, der svarer til afstanden mellem flangerne plus 2-3 mm. Hertil anvendes normalt samme plade til isoleringsarbejdet. Dog skal der minimum anvendes en 40 mm tyk plade til passtykkerne. For stålbjælker, som er højere end 400 mm, kræves tillige støtte af et tværgående passtykke, som skal nå ind til profilkroppen. Pres passtykkerne ind mellem profilflangerne ud for de efterfølgende samlinger i isoleringspladerne og med maksimalt 600 mm afstand. (Ved profilhøjder over 400 mm skrues passtykkerne i de nævnte tværgående passtykker). Skær ISOVER FireProtect pladerne til med 2-3 mm overmål i bredden. Skru pladerne fast i passtykkerne og i tilstødendeplader ved hjørner. Ved 3-sidet beklædning af I-bjælker med isolering 60 mm erstattes den øverste række af ISOVER FireScrew med låsebrikker og svejsestrittere, som fastgøres i bjælkens øverste flange. Strittere og låsebrikker anvendes tillige som midterbefæstigelse i stålflader, der er bredere end 300 mm. Montage, kasseprofiler Montage af ISOVER FireProtect på kasseprofiler af stål udføres på samme måde som for I-profiler, men der er ikke behov for passtykker. Ved 3-sidet beklædning af bjælker erstattes den øverste række af ISOVER FireScrew med låsebrikker og svejsestrittere pr. 150 mm. Montage, specialprofiler Til store opgaver er det muligt at fremstille og montere ISOVER FireProtect i specialudformning f.eks. isolering omkring runde konstruktioner som vist på figuren. Montage sker efter specielle anvisninger fra Saint-Gobain ISOVER a/s. Fastgørelse med ISOVER FireScrew ISOVER Firescrew er en befæstigelsesskrue, der er specielt konstrueret til denne form for brandisolering. Skruen og en almindelig skruetrækker er alt, hvad der er nødvendigt for at udføre et hurtigt og korrekt montagearbejde til lave omkostninger. ISOVER FireScrew fås i forskellige længder som angivet i tabellen og med mulighed for specielle længder ved større ordrer. Skruen skal være mindst dobbelt så lang som isoleringslagets tykkelse. Ved fastgørelse på flader med en bredde > 300 mm, samt på andre steder, hvor det ikke er muligt at fastgøre FireProtect ved at skrue pladerne sammen, suppleres med låsebrikker og strittere. Fastgørelse med låsebrikker og strittere ISOVER FireProtect pladerne tilskæres med 2-3 mm overmål. Pladerne fastgøres med stritterafstand d 300 mm. Der bruges ca. 10 stk. /m 2. Strittere skal have en diameter på mindst 3 mm og låsebrikken skal være mindst 38 mm bred. Ved isoleringstykkelser op til mm kan der anvendes låsebrikker med bredde min. 30 mm under forudsætning af at tykkelsen og udformningen af låsebrikken ikke afviger væsentligt fra Ø38 mm låsebrikker. Befæstigelse, placering Montageafstanden mellem befæstigelserne er uafhængig af, om stålprofilet anvendes som søjle eller bjælke. Side 4

5 Pantone black % Pantone 116 C yellow % magenta 20% Befæstigelse, placering 4-sidet brandpåvirkning 4-sidet brandpåvirkning 3-sidet brandpåvirkning 3-sidet brandpåvirkning Specialudformning 4-sidet brandpåvirkning 25 mm 150 mm 600 mm 200 mm 200 mm 200 mm Langsgående samling Tvær samling mm Side 5

6 Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Dimensionering for stålbjælker Når man dimensionerer en stålkonstruktion, må man tage hensyn til, hvordan stålet varmes op under brandpåvirkning, da styrken reduceres ved stigende temperatur. ISOVER FireProtect er et meget effektivt system, der begrænser temperaturstigningen i den bærende konstruktion. Brandmodstandsevne Kraftige konstruktioner har størst brandmodstandsevne. Hvor hurtigt en stålkonstruktion opvarmes ved en given brandpåvirkning, kan forenklet udtrykkes som forholdet mellem den brandpåvirkede overflade og stålprofilets varmekapacitet. Dette forhold udtrykkes ved de såkaldte sektionsforhold, U/A. b b Beregning Beregning af stålkonstruktioners brandmodstand foretages på basis af den kritiske ståltemperatur. Fastsættelse af denne sker i henhold til DS 412, 1998, Norm for stålkonstruktioner, jvf. MK 6.10/1406 efter en af følgende to måder: C under forudsætning af fuldt udnyttet ståltværsnit jf. DS 412 tabel V beregning af den kritiske ståltemperatur på basis af ståltværsnittets udnyttelsesgrad. t h h Den første metode er den enkleste, men når den kritiske temperatur er bestemt, kan dimensionering af brandisoleringen i begge tilfælde foretages ud fra efterfølgende tabel og diagrammer. Fremgangsmåde ved den enkle dimensioneringsmetoder: U=4b - 2t + 2h U=2b + 2h Bestem først sektionsforholdet, U/A vha. profildata fra stålleverandøren eller for de almindeligste profiler som angivet i tabel 1. Sektionsforhold (U/A-værdien). U=isoleringens indre omkreds (m). A=Stålets tværsnitsareal (m 2 ) Eksempel på profiler med lavt sektionsforhold (U/A) er f.eks. HEB og HEM. Højt sektionsforhold giver en hurtig opvarmning af stålet. Dette indebærer, at slanke konstruktioner kræver tykkere brandisolering. Ved kritisk ståltemperatur 450 C kan isoleringstykkelsen for den aktuelle brandtekniske klasse direkte aflæses i tabel 1. Ved andre kritiske ståltemperaturer kan den nødvendige isoleringstykkelse aflæses på diagrammerne 2-9 side 12 til 15. Ståltemperaturstigning Ståltemperatur Højt U/A Lavt U/A Tid Side 6

7 Dimensionering for stålbjælker Pantone black % Sektionsfaktorer U/A for forskellige profiltyper Profil HEA HEB HEM IPE Rektangulær VKR (RHS) Kvadratisk VKR (RHS) U/A-4 m -1 U/A-3 Profil U/A-4 m -1 m -1 U/A-3 Profil U/A-4 m -1 m -1 U/A-3 Profil U/A-4 U/A-3 Profil Tykkelse Pantone 116 U/A-4 C U/A-3 Profil Tykkelse U/A-4 U/A-3 yellow % m -1 m -1 m -1 hxb mm mm m -1 m -1 hxb mm mm m -1 m -1 magenta 20% IPE x50 3, x40 3, HEA HEB HEM IPE , , HE120A HE120B HE120M IPE x60 3, x60 3, HE140A HE140B HE140M IPE , , HE160A HE160B HE160M IPE x60 3, x80 3, HE180A HE180B HE180M IPE , , HE200A HE200B HE200M IPE x80 5, x 5, HE220A 134 HE220B HE220M IPE , , HE240A HE240B HE240M IPE HE260A HE260B HE260M IPE x 5, x120 5, HE280A HE280B HE280M , , HE300A HE300B HE300M IPE x80 5, x150 6, HE320A HE320B IPE , , HE340A HE340B x 5, x180 6, HE360A HE360B IPE , , HE400A HE400B IPE x150 6, x200 6, HE450A HE450B IPE , , HE500A HE500B IPE x200 6, x250 6, HE550A HE550B IPE , , HE600A HE600B IPE x300 10, HE650A HE650B , sidet brandpåvirkning (U/A-3) 4-sidet brandpåvirkning (U/A-4) Tabel 1 Isoleringstykkelser for ISOVER FireProtect 150 Kritisk ståltemperatur 450 C Diagram 1 Side

8 Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Dimensionering for HSQ HSQ-profiler anvendes ofte i kombination med dæk af betonelementer. Her hjælper betonelementet med at køle stålprofilet og derfor kræves der ikke så store isoleringstykkelser.isoleringstykkelsen afhænger af, brandklassen, den kritiske ståltemperatur, betonelementets densitet, og godstykkelsen for HSQ-profilets underflange. Isoleringen kan udføres på to måder: med og uden isolering af flangekanten. Uden isolering af flangekanten. Hvis flangens godstykkelse er 15 mm eller mindre kan man i nogle tilfælde undlade at isolere flangekanten. Så skal Fire- Protect-pladen blot gå mindst 50 mm udenfor flangen i begge sider. Tætning 50 mm max 300 mm max 300 mm 50 mm Med isolering af flangekanten Tætning FireProtect fastholdes med 2 eller flere rækker af strittere og låsebrikker, afhængigt af flangens bredde. Isoleringen tildannes så dens bredde svarer til profilflangen + 2 gange isoleringstykkelsen d. Flangekanterne beskyttes med en strimmel FireProtect med samme tykkelse som flangen og med bredde svarende til isoleringstykkelsen, d. d d d max 300 mm max 300 mm d Side 8

9 Dimensionering for HSQ Pantone black % Uden isolering af flangekanten Isoleringstykkelse d mm Densitet af betondæk 660 kg/m 3 1 kg/m kg/m 3 Tabel 2 Tykkelse af flange Brandklasse BS 30 BS 60 BS 90 Kritisk ståltemperatur Pantone 116 C yellow % magenta 20% 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 8 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Med isolering af flangekanten Isoleringstykkelse d mm Densitet af betondæk Tykkelse af flange Brandklasse BS 30 - BS 120 BS 180 BS 240 Kritisk ståltemperatur 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 400 C 500 C 600 C 8 mm mm kg/m 3 12 mm mm mm mm mm mm kg/m 3 12 mm mm mm mm mm mm kg/m 3 12 mm mm mm mm Tabel 3 Side 9

10 Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Søjle af firkantprofil indbygget i letvæg Indbygges stålsøjler i lette skillevægge eller ydervægge med beklædning af gipsplader, kræves der ikke så store isoleringstykkelser. Det skyldes at gipspladerne bidrager til beskyttelsen og at søjlen ikke brandpåvirkes på samme måde som en fritstående søjle. 2 x 12,5 eller 1 x 12,5 mm almindelig gipsplade Regler af træ eller stål Indvendig væg 2 x 12,5 eller 1 x 12,5 mm almindelig gipsplade Regler af træ eller stål ISOVER glasuld 2 x 12,5 eller 1 x 12,5 mm almindelig gipsplade Ydervæg ISOVER glasuld 9 mm vindgips Isoleringstykkelsen afhænger af, brandklassen, den kritiske ståltemperatur, antallet af gipsplader i den indvendige beklædning, og godstykkelsen for firkant-profilet. Firkantprofilet kan placeres vilkårligt i forhold til træ- eller stålreglernes placering. Indvendig væg Ydervæg Isoleringstykkelse d i mm Brandklasse Brandklasse Gipsplader på indvendig vægfladerne 1 x 12,5 mm 2 x 12,5 mm Godstykkelse firkant-profil BS 60 BS 90 BS 60 BS 90 Kritisk ståltemperatur Kritisk ståltemperatur 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 450 C 500 C 550 C 600 C 5 mm mm mm mm mm * 20* 20* 20* mm * 20* 20* 20* mm * 20* 20* 20* mm * 20* 20* 20* * Profilet behøver kun at isoleres med FireProtect på 3 sider. Den uisolerede side vender mod ydersiden af væggen. Tabel 4 Side 10

11 Produktdata Pantone black % Område Specifikation FireProtect ISOVER FireProtect 150 kg 3 Rumvægt kg/m Tolerancer ISOVER FireProtect overholder VIK s tykkelsestolerancer: Som middel af 10 prøver afviger produktet højest for tykkelser: Pantone 116 C yellow % magenta 20% < mm fra -1 mm til +5 mm mm fra -1% til +5% Varme Varmeledningsevne, l mw/mk 39 Brand Ubrændbar iflg. DS Ja Temperatur Max. anvendelsestemperatur: C Stenulds smeltepunkt C >0 Fugt Diffusionsmodstand Z (pr. mm) GPa s m 2 /kg < 1 Lyd Absorption mellem Hz aw Specifik strømningsmodstand (uld) kpa s/m 2 >0,8 ca. 25 Produktsortiment ISOVER FireProtect Varenr. Tykkelse Format Pr. palle Levering TUN nr. mm mm stk. m 2 ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 pakket på paller: Pallestørrelse 0 x 1200 mm x ,40 l x ,40 Q x ,20 l x ,00 Q x ,40 l x ,40 l x ,60 Q x ,80 Q x ,20 Q x ,80 Q dg. 2-5 dg. Efter aftale Produktsortiment ISOVER FireScrew Varenr. Skrue længde mm Pr. pakke Levering TUN nr. stk l l l l l l l l dg. 2-5 dg. Efter aftale Side 11

12 Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 Diagram 2 BS 30 Kritisk ståltemperatur [C] U/A, [m-1] Kritisk ståltemperatur [C] Diagram 3 BS U/A, [m-1] Side 12

13 Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 Kritisk ståltemperatur [C] Diagram 4 BS 90 Pantone black % Pantone 116 C yellow % magenta 20% U/A, [m-1] Kritisk ståltemperatur [C] Diagram 5 BS U/A, [m-1] Side 13

14 Brandbeskyttelse af bærende stålkonstruktioner Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m Diagram 6 BS Kritisk ståltemperatur [C] U/A, [m-1] Diagram 7 BS Kritisk ståltemperatur [C] U/A, [m-1] Side 14

15 Kritiske ståltemperaturer ISOVER FireProtect 150 kg/m 3 Diagram 8 BS 210 Pantone black % Pantone 116 C yellow % magenta 20% Kritisk ståltemperatur [C] U/A, [m-1] Diagram 9 BS Kritisk ståltemperatur [C] U/A, [m-1] Side 15

16 ISOVER FireProtect Calc På finder du beregningsprogrammet ISOVER FireProtect Calc, som kan downloades omkostningsfrit. isover-inhouse Saint-Gobain Isover a/s Østermarksvej Vamdrup Telefon Telefax isover@isover.dk